自从有了“基因编辑技术”(CRISPR),科学家便积极尝试将技术应用在临床疾病治疗上,期望通过不同的生物研究,找到治疗人类严重疾病,例如癌症、遗传性疾病的机会。
鱿鱼的大脑神经系统发达,堪称海洋中最聪明的动物之一,也一直是科学家想研究的物种,近日科学家技术突破,成功设计出第一款基因改造鱿鱼,将鱿鱼的身体颜色变透明,让科学家未来可通过基因编辑技术,关注鱿鱼大脑神经的运行,未来甚至有可能用于帮助研究人类脑神经退化疾病,但基因编辑技术涉及到道德伦理的问题与挑战,也成为这类基因首席工程师久以来面临的争议之一。
鱿鱼是海洋生物中最聪明的物种之一,科学家已经垂涎它的脑神经系统很久了
鱿鱼是海洋生物中最聪明的物种之一,而且在所有无脊椎动物中又属鱿鱼的脑部神经系统最大,鱿鱼通过复杂的脑神经系统,能在遇到危机时瞬间伪装自己的身体,并且能使用多样的信号跟同伴交流。
也因为鱿鱼的这些特性,让科学家长久以来想要一探究竟鱿鱼的脑部神经的奥秘,不过却一直受限于鱿鱼本身的防御机制,某部分是因为头足类动物的胚胎有一层坚硬的保护壳,使得对于鱿鱼大脑的研究一直难以实行。
近日科学家成功设计基因改造“透明鱿鱼”
直到近日,这项技术取得了重大突破,一群海洋科学家成功使用基因编辑技术CRISPR,设计出第一只基因改造鱿鱼,主导研究的是美国马萨诸塞州伍兹霍尔的海洋生物学实验室博士Joshua Rosenthal与他的团队,他们成功将鱿鱼身上的皮肤着色基因中去除,如此一来,这种基因编辑的鱿鱼的身体就是透明的,也让科学家更好观察对于鱿鱼的实验、并方便关注基因改造是否起作用。
Rosenthal与其团队7月底时将这项研究成果发布在科学期刊《Current Biology》上,这为基因编辑技术设立了新的里程碑,未来可以针对头足类动物发达的大脑进行更深入的研究,也将对人类神经退化障碍如阿兹海默症、帕金森氏症等疾病上的研究带来进展。
Rosenthal也认为,这项研究的成功将会对神经生物学家在基因编辑生物的使用带来巨大的飞跃。
鱿鱼基因组图问世,关注大脑活动更容易
这项研究的不易之处在于,需要先搭建出鱿鱼的基因组图,才能准确定位基因编辑的位置,而这个基因组图直到近期才被完成(甚至尚未发布),而另一方面要如何在不伤害鱿鱼胚胎构造的情况下进行基因编辑,也会是基因改造鱿鱼研究的一大挑战。
这项研究的另一位作者、马里兰大学圣玛丽学院的发育生物学家Karen Crawford,找到了一种方法让雌鱿鱼卵与雄鱿鱼精子在适当的条件下形成胚胎,但因鱿鱼胚胎的坚固难以刺入,研究团队更发明了一款以石英作为针头的剪刀,成功在不损害胚胎的方式将CRISPR注入胚胎其中。
未来,科学家将展开相关的实验,希望能通过CRISPR技术关注鱿鱼复杂的神经活动,例如将鱿鱼植入“关注基因”,让荧光蛋白可以在脑神经活动状态时发光,易于让科学家一探鱿鱼大脑神经的运行模式。
基因改造争议大,许多人在道德伦理不能接受
不过基因改造鱿鱼的研究也面临道德伦理上的问题与挑战,人类为满足期待与个人欲望而径行利用其他动物身体改造基因,恐有违反道德伦理原则,在欧洲与加拿大,已有相关规定严格管控对于头足类动物的研究,而在美国目前尚未有相关研究的规范。
不过海洋生物学实验室也在这次的研究报告中强调,有实施严格的内部政策,以确保道德及仁慈的对待。
参考资料
《OneZero》、《Cell Press》